楊世英

（國家能源集團準(zhǔn)能設(shè)備維修中心，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017100）

電動輪大修工作中的電樞軸更換是露天煤礦的主要難點。由于電樞軸和軸孔為過盈配合，在更換時如果直接使用壓力機退軸，極易造成電樞軸孔嚴(yán)重拉傷，電機報廢。受設(shè)備型號和技術(shù)制約，此項工作一直外委修理完成，一般需要十幾天，距離遠、工期長、費用高[1]。國家能源集團準(zhǔn)能設(shè)備維修中心采購了大型數(shù)控鏜銑床以后，組織技術(shù)人員進行項目攻關(guān)，成功將電動輪轉(zhuǎn)子電樞軸內(nèi)壁先鉆削再鏜削至0.2 mm后直接拉出[2]，實現(xiàn)了技術(shù)突破，拓展了自修范圍。

1 數(shù)控鏜銑床

TK6516 型數(shù)控精密刨臺臥式銑鏜床其電氣控制系統(tǒng)搭載西門子840DSL 數(shù)控系統(tǒng)，該電氣系統(tǒng)具有高度的開放性能，搭載的S7－300 邏輯控制器處理快、性能穩(wěn)定，廣泛應(yīng)用于各類精密機床，機械部分為五軸四聯(lián)動控制系統(tǒng)。

1）機床總體結(jié)構(gòu)。機床總體設(shè)計布局為縱、橫床身呈T 字型結(jié)構(gòu)，立柱縱向移動，工作臺橫向移動，主軸箱上下移動，主要部件有立柱、床身、滑座、主軸箱頭、工作臺回轉(zhuǎn)臺面、工作臺滑座、工作臺床身組成[3－4]。機床的立柱、滑座、床身、工作臺面等基礎(chǔ)大件均采用優(yōu)質(zhì)鑄鐵制造，經(jīng)時效處理，消除內(nèi)應(yīng)力，整體剛性較好，并具有良好的吸振抗振性能。機床可實現(xiàn)5 軸數(shù)控，任意4 軸聯(lián)動，x 軸為工作臺面移動，y 軸為主軸箱移動，z 軸為立柱縱向移動，W 軸為主軸移動，B 軸為回轉(zhuǎn)工作臺的回轉(zhuǎn)運動。

2）主軸。機床的主軸由鏜主軸和銑主軸組成。鏜軸采用38CrMoAlA 優(yōu)質(zhì)合金鋼，經(jīng)多道工序精加工而成，鏜軸表面氮化處理，保證了足夠的硬度，保證了鏜軸的耐磨性。主軸軸承采用轉(zhuǎn)速高、剛性好、精度高的進口（FAG/SKF）成組軸承。保證主軸回轉(zhuǎn)精度高、剛度高、壽命長、噪聲低。鏜軸內(nèi)裝有刀具夾緊裝置，采用夾爪式拉釘結(jié)構(gòu)，刀具拉緊由預(yù)加載荷碟型彈簧組實現(xiàn)，松刀由液壓驅(qū)動，刀具自動夾緊安全可靠。主傳動為2 檔機械變速，使主軸獲得1 500 r/min 的無級調(diào)速，主傳動齒輪均為磨削硬齒面齒輪，主傳動系統(tǒng)在主軸箱內(nèi)，傳動剛性好，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，傳遞扭矩大、維修方便。

3）導(dǎo)軌。機床的x、y、z、B 軸為靜壓導(dǎo)軌，各靜壓點調(diào)整方便，移動、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。全行程全封閉防護罩，防止異物碰傷導(dǎo)軌，保證機床內(nèi)部清潔，采用粘貼耐磨鋅基合金導(dǎo)軌板與帖導(dǎo)軌軟帶的復(fù)合導(dǎo)軌形式。

4）進給系統(tǒng)。機床的x 坐標(biāo)、y 坐標(biāo)、z 坐標(biāo)、W坐標(biāo)進給機構(gòu)采用了預(yù)緊雙螺母滾珠絲杠傳動結(jié)構(gòu)，保證了較高的傳動精度。機床的B 坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，采用雙齒輪消除間隙的減速傳動機構(gòu)和齒圈傳動，齒輪與齒圈均為硬齒面磨齒H5 級精度，保證了較高的傳動精度。x、y、z、W、B 坐標(biāo)進給傳動均采用SIEMENS 公司1FT6 交流伺服電機驅(qū)動，電機扭矩大，調(diào)速帶寬，驅(qū)動平穩(wěn)。各進給傳動機構(gòu)傳動精度高、動態(tài)控制靈活，能保證各移動部件的平穩(wěn)驅(qū)動。

5）液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)由供油站集中供油，并有油溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)，這樣就保證油溫穩(wěn)定，提高了液壓組件的使用壽命和液壓系統(tǒng)的工作可靠性；液壓系統(tǒng)采用全封閉式供油、回油方式，減小油的污染，保證回油迅速，在回油油路上有濾油裝置，保證回油清潔度。潤滑系統(tǒng)B、x、y、z 軸均為自動定時定量潤滑。

6）操作系統(tǒng)。機床的數(shù)控系統(tǒng)采用西門子840Dsl，驅(qū)動系統(tǒng)采用西門子S120 伺服驅(qū)動，控制軸數(shù)為x/y/z/W 4 個坐標(biāo)軸和SP 1 個主軸，插補軸數(shù)為四軸插補，PLC 集成了SIMATIC S7，兼容CPU317－2DP/319－3PN/DP。

2 電動輪轉(zhuǎn)子取軸工藝

以SF33900 卡車電動輪為例，SF33900 電動輪電樞由電樞鐵心、電樞繞組、電樞軸組成。電樞繞組長680 mm，電樞軸長1 500 mm，繞組內(nèi)電樞軸外徑165 mm[5]。需要先使用鋸床將電樞軸鋸短至720 mm，在使用數(shù)控鏜銑床從兩端分別進行鉆削和鏜削加工。一端的加工長度為360 mm，由于加工長度較長，數(shù)控鏜銑床加工時需要采用分段加工的方法將電樞軸加工至。

2.1 鋸削加工

1）裝夾找正。由于鉆頭和鏜刀桿長度限制，需要先將電樞軸鋸短至可加工范圍。使用特制的V 型鐵架，將電樞裝夾至鋸床平臺，使用墊鐵調(diào)整電樞水平度和垂直度至0.5 mm 內(nèi)，避免因鋸削后斷面傾斜導(dǎo)致鉆削時鉆頭偏心，調(diào)整完成后裝夾緊固。

2）鋸削。鋸削時合理選擇鋸削速度，以免出現(xiàn)表面凹凸不平。鋸斷后電樞軸兩端距電樞繞組長度均為20 mm，作為預(yù)留的找正基準(zhǔn)。

2.2 第1 段鉆削和鏜削加工

鋸短后電樞軸加工總長度720 mm，一端加工長度360 mm。加工長度較長，加工中有2 個難點：①使用麻花鉆鉆孔時當(dāng)孔深與孔徑之比大于6∶1 時，麻花鉆很難將切屑頂離切削區(qū)并排出孔外，切屑很快會阻塞鉆頭排屑槽，不及時退鉆，會造成鉆頭過熱或崩刃，嚴(yán)重時會導(dǎo)致鉆頭折斷，造成電樞軸報廢；②鏜桿長度為300～350 mm，小于待加工孔長度。為解決這2 個問題，將電樞軸360 mm 的加工長度分為2段，第1 段160 mm，第2 段200 mm。

1）裝夾找正。將2 個φ600 mm 的可調(diào)V 型塊用拉桿固定在鏜銑床工作臺上，將電樞放置在V 型塊上，使用百分表在電樞軸預(yù)留的基準(zhǔn)位置上測量，并調(diào)節(jié)V 型塊高度，將電樞軸與機床x 軸的平行度誤差調(diào)節(jié)至0.03 mm 內(nèi)，并使用特制壓條壓緊[6]。旋轉(zhuǎn)B 軸，調(diào)整電樞軸與z 軸的垂直度誤差至0.03 mm內(nèi)，完成后將B 軸在當(dāng)前角度基礎(chǔ)上旋轉(zhuǎn)90°，使用雷尼紹RMP60 測頭，測量電樞軸中心機床坐標(biāo)，并設(shè)置為編程坐標(biāo)零點[7]。

2）鉆削。第1 段加工長度為160 mm，分別使用φ27 mm、φ34 mm、φ45 m m、φ55 mm、φ68 mm 的高速鋼鉆頭依次鉆孔。鉆孔長度與孔徑比小于6∶1，采用普通循環(huán)鉆孔即可。

3）鏜削。鉆削完成后軸孔為φ68 mm，依次使用D68－90、D90－120、D120－160、D160－200 的鏜刀桿和鏜頭組合，將電樞軸孔鏜削至164 mm，保留精加工余量。

2.3 第2 段鉆削和鏜削加工

1）鉆削。第2 段加工長度為200 mm，鉆孔長度與孔徑比大于6∶1 時不好退削，需要使用深孔鉆循環(huán)間斷進給，有利于斷屑和排屑。

2）鏜削。數(shù)控鏜銑床主軸外徑為φ160 mm，第1段加工完成后內(nèi)孔徑為164 mm，可以將主軸伸入電樞軸孔內(nèi)，解決了鏜桿長度的限制。依次使用D68－90、D90－120、D120－160、D160－200 的鏜刀桿和鏜頭組合，將電樞軸孔鏜削至164 mm。最后精加工360 mm 長軸孔至。

2.4 調(diào)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子進行第3 和第4 段鉆削鏜削加工

當(dāng)?shù)?、第2 段加工完畢后，電動輪轉(zhuǎn)子1/2 的電樞軸已加工完畢，此時需要將工件調(diào)轉(zhuǎn)180°，按上述工藝進行裝卡找正、第3 段鉆削鏜削、第4 段鉆削鏜削，方法同上，兩端加工完成后，可直接將剩余直徑0.2 mm 電樞軸壁拉出。

在加工中更換鉆頭及鏜頭時，根據(jù)鉆頭直徑和鏜孔直徑合理調(diào)整程序中的主軸轉(zhuǎn)速和進給速度，保證加工的效率和質(zhì)量。

3 結(jié)語

1）分析了電動輪電樞取軸外委修復(fù)的缺點和原因，詳細介紹了TK6516 型數(shù)控臥式銑鏜床的結(jié)構(gòu)和特點，為該業(yè)務(wù)拓展提供硬件基礎(chǔ)。

2）以SF33900 卡車電動輪電樞取軸為例，取軸工藝流程和具體編程程序表明了用TK6516 型數(shù)銑鏜床取軸的可行性。

3）露天設(shè)備的數(shù)字化自主修復(fù)既節(jié)約維修成本，又實現(xiàn)技術(shù)突破和培養(yǎng)技術(shù)人才，對智能化礦山建設(shè)有積極推動作用。